Конструктивные схемы и параметры работы пылеосадительных камер и инерционных пылеуловителей

В  общем  случае  механическое  улавливание  основано  на  осаждении твердых частиц из газового потока либо за счет сил тяжести или инерции, либо совместного действия этих сил. Если в гравитационных аппаратах собственный вес частицы играет решающую роль, то в инерционных осадителях обеспечивается изменение направления газового потока, при котором гравитационная масса частицы заставляет ее двигаться под действием сил инерции, выделяясь из потока.

Перед осадительной   камерой поток движется в турбулентном режиме со скоростью, зависящей от сечения газохода и количества поступающих газов. При входе в камеру, сечение которой многократно превышает сечение газохода, скорость потока снижается и режим его движения меняется. Непосредственно  в  камере  любая  частица,  имеющая  диаметр d  и  плотность ρп, движется в вязкой среде с плотностью ρг, испытывая сопротивление движению. Гравитационная масса частицы стремится направить ее вниз по вертикали,  а  инерция  горизонтального  движения  компенсируется  сопротивлением среды (рис.2.2.).

Главной  характеристикой  режима  движения  частицы  является  число Рейнольдса, определяемое по размеру частицы и относительной скорости ω с учетом коэффициентов кинематической ν или динамической µ вязкости,

По числу  Рейнольдса можно оценить режим движения; в частности ламинарный, турбулентный и промежуточный режимы имеют значения Re соответственно  ≤ 2 ;  >500  и <500,  а  также  аэродинамический  коэффициент  С, значение которого  для разных режимов движения соответственно равно 24/ Re; 0,44 и 18,5/ Re0,6 .

Падающая частица постепенно перемещается в ту часть пылевой камеры, где режим движения потока является ламинарным. Если допустить, что частица  имеет  сферическую  форму,  а  среда  в  камере однородна,  движение частицы подчиняется закону Стокса

Р = 3πdµωГ                                                     (2.3)

Сила тяжести  при ламинарном режиме заставляет частицу падать быстрее,  при  этом  сила  сопротивления  падению  возрастает.  Когда  обе  силы придут к равновесию, частица будет двигаться вниз только по инерции с постоянной скоростью ωв – скоростью витания, величина которой определяется по уравнению

  Таким образом, определяющее значение в обеспечении гравитационной очистки газов имеют размеры и масса частиц, динамическая вязкость среды и скорость витания; решающее значение имеет площадь, на которую оседают частицы в пылевой камере.

  Зависимость от гравитационных характеристик  твердых  частиц характеризует  недостаточную эффективность пылевых  камер (до 60%),  в связи  с чем их используют в качестве аппаратов грубой очистки (I и II классификационных групп) на первой ступени.

  Используя  вертикальные  перегородки,  можно  существенно  замедлить скорость движения газов в камере, а разделив камеру горизонтальными полками – сократить вертикальный путь движения частиц. В обоих случаях имеется реальная возможность  уменьшения  размеров камеры и повышения эффективности пылеулавливания.

  К аппаратам, основанным на использовании гравитационных сил, относятся также жалюзийные пылеуловители и пылевые мешки. Эти аппараты для больших потоков газа малоэффективны .

  Схемы наиболее часто применяемых аппаратов гравитационного действия представлены на рис.4

При  резком  изменении  направления  движения  газового  потока частицы пыли под действием инерционных сил будут стремиться двигаться в прежнем направлении и в дальнейшем могут быть выделены из этого потока. На этом принципе работает целый ряд пылеуловителей (ПУ). Камера с перегородкой по эффективности не намного отличается от  ПОК,  но  имеет  более  высокое  гидравлическое  сопротивление. Плавный  поворот  в  камере  позволяет  снизить  гидравлическое сопротивление

  Инерционные  пылеуловители:  а – камера  с  перегородкой;  б – камера с плавным поворотом газово-

го  потока;  в - камера  с  расширяющимся конусом; г - камера с заглубленным бункером

В камере с расширяющимся конусом частицы пыли подвергаются дополнительному усилию, что обеспечивает дополнительное ускорение порядка g/3. Снижается вторичный унос частиц. Скорость газа в свободном сечении камеры 1 м/с, во входной трубе 10 м/с. Частицы размером более 25-30 мкм улавливаются на 65-85 (рис.3.3 в). Эффективность ПУ с заглубленным бункером, в зависимости от скорости газов на входе (5 - 15 м/с) составляет 50 - 80% (рис. 3.3 г).